최신 x86 CPU는 실제로 단일 바이트를 메모리에 저장할 수 없습니까?

최신 x86 하드웨어는 단일 바이트를 메모리에 저장할 수 없습니까?

질문:

Bjarne Stroustrup의 설명에 따르면 C 메모리 모델의 최신 하드웨어는 한 단어보다 작은 데이터를 포함하는 로드 또는 저장 작업을 수행할 수 없습니다. 그러나 작성자가 x86 프로세서를 테스트한 결과 실제로 단일 바이트 개체를 저장할 수 있음이 입증되었습니다.

답변:

x86을 포함한 최신 명령어 세트 아키텍처(ISA) , 바이트 크기 저장을 수행하기 위한 지침을 제공합니다. 이러한 명령어는 원자적이며 인접 바이트에 영향을 주지 않습니다.

내부적으로 x86이 아닌 일부 CPU는 RMW 주기를 사용하여 바이트 저장소를 구현하여 캐시 라인의 전체 단어를 수정할 수 있습니다. 그러나 이는 프로그래머에게 노출되지 않으며 외부 저장소의 정확성에 영향을 미치지 않습니다.

Stroustrup의 진술

현대 하드웨어가 한 단어보다 작은 데이터를 처리할 수 없다는 Stroustrup의 진술은 부정확한 일반화입니다. 최신 CPU는 실제로 바이트를 효율적으로 로드하고 저장할 수 있습니다.

내부 RMW 대 외부 가시성

일부 고성능 CPU는 RMW 주기를 사용하여 캐시에 바이트 저장소를 구현할 수 있습니다. 그러나 이는 매장의 외부적으로 보이는 동작에 영향을 주지 않는 내부 구현 세부 사항입니다. 바이트 저장소는 여전히 원자적이며 인접한 바이트를 방해하지 않습니다.

메모리 모델 및 ISA 설계

C 메모리 모델은 스레드가 간섭 없이 별도의 메모리 위치에 안전하게 액세스하고 업데이트할 수 있도록 보장합니다. 이 보장의 구현은 컴파일러와 하드웨어 조합에 달려 있습니다.

최신 CPU와 메모리 컨트롤러에는 바이트 저장소가 원자적으로 올바르게 작동하도록 보장하는 메커니즘이 있습니다. 캐시 일관성 프로토콜 및 전용 메모리 컨트롤러 신호와 같은 기술을 사용하여 바이트 크기 전송을 처리합니다.

성능 고려 사항

최신 CPU는 바이트 저장소를 효율적으로 처리할 수 있지만 특정 아키텍처 또는 특정 시나리오로 인해 성능 저하가 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 정렬되지 않은 바이트 저장소 또는 I/O 관련 쓰기는 추가 오버헤드를 초래할 수 있습니다.

결론

최신 하드웨어가 바이트 크기 저장을 수행할 수 없다는 주장은 정확하지 않습니다. 주류 CPU와 ISA는 수십 년 동안 이 기능을 제공해 왔으며 바이트 관련 작업이 효율적이고 안전하게 실행되도록 보장해 왔습니다. C 메모리 모델은 이러한 아키텍처 기능을 기반으로 정확성을 보장하고 고성능 소프트웨어를 구현합니다.

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